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(石家庄铁道大学 机械工程学院，河北 石家庄 050043)

0 引言

汽车的所有碰撞形式中，正面碰撞发生的交通事故居于首位。因此，对汽车正面碰撞的研究具有很重要的工程价值。安装在汽车纵梁前端的吸能盒，在碰撞发生时通过其结构的压溃变形，吸收部分碰撞能量，同时降低碰撞过程中对乘员的冲击力，提高汽车的安全性。

本文对某轿车进行正面碰撞仿真，该车在碰撞过程中加速度峰值偏大，通过在纵梁前端增加吸能盒的方法来降低加速度峰值，并对吸能盒结构参数进行优化，最后采用仿真的方法验证优化后的结构。

1 吸能盒模型的建立

由于铝合金质量轻、力学性能好，在汽车上的应用越来越广泛。根据Clausen et al[1]的研究表明，在相同力学性能的条件下，铝合金的质量比钢材轻69%，且碰撞过程中吸收的能量比钢材多50%。因此，选用的吸能盒材料为铝合金6101，弹性模量为69 GPa，泊松比为0.33，密度为2.7×103kg·m-3。

采用SolidWorks创建吸能盒的三维模型，如图1所示。

图1 吸能盒三维模型(单位：mm)

对上述模型利用Hypermesh进行网格划分。本文主要采用四边形壳单元来划分网格。一般来说，对于壳单元网格划分的越小，计算精度越高，但计算时间会增加[2]。在保证计算精度的前提下合理控制网格的大小。本文设置网格大小为2 mm。将生成的有限元模型导入整车模型中相连接，并利用LS-DYNA求解器求解。

2 仿真结果分析

碰撞时变形通常发生在B柱之前的部分，B柱后面的部分和B柱下端的变形量很小，因此在B柱下端设置传感器能够得到稳定可靠的速度和加速度曲线，用该处获得的加速度值作为评价汽车安全性的指标能够反映乘员在实际碰撞过程中承受的加速度变化。……